多維向復雜型圓管鋼結構高空散裝施工

溫惠清

摘要：指出了復雜小型圓管結構制作、安裝往往造型復雜多變，多根圓管交錯搭接，連接節點處多根銅管無規則相交，施工均較為困難。提出了一種小型多維向復雜型圓管銅結構高空散裝的施工工藝，利用Tekla軟件建模進行加工制造，將可視化的現場施工技術與測量技術相結合，進行高空散裝施工。工程實證表明：該方法質量可靠，經濟效益優于其它方法。

關鍵詞：多維向;圓管;高空散裝

中圖分類號：U445

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）14-0202-02

1 引言

復雜圓管鋼結構，特別是針對復雜小型圓管結構制作、安裝方面，此類結構往往造型復雜多變，多根嘲管交錯搭接，連接節點處多根鋼管無規則相交，其制作、施工均較為困難。高空散裝不但適用于大跨度鋼結構屋蓋網架的施工，也適用于鋼主梁的分段散裝施工。高空散裝施工可采用全站儀或經緯儀和計算機三維坐標輔助法，從而快速準確地完成雙曲面定位測量。我國鋼結構行業“2025”需要重點突破的領域包括BIM（建筑信息模型）與仿真模擬技術應用，并可以優化組合綠色施工方案。本文提出了一種小型多維向復雜型圓管鋼結構高空散裝的施工工藝，能顯著提高圓管結構安裝精度，提高經濟效益。

2材料與方法

2.1鋼結構加工制作

細化設計節點及施工要求，利用Tekla軟件進行建模，通過對構件進行尺寸矯正，構件搭接節點處理，調節生成構件加工及安裝詳圖。在生成超長圓管構件加工圖時需考慮構件加工設備和運輸過程巾對構件長度的限制，合理設置分斷點，構件加工圖通過專用軟件生成相貫線數控機床加工程序。

通過相貫線數控切割機輸入切割程序，從而進行圓管相貫線切割。每根圓管切割完成后對接頭部位進行打磨，磨平毛刺，圓管加工完成后對每根圓管進行尺寸復核，檢查無誤后在每根圓管端部內壁、外壁均噴涂上構件編號并打上相應鋼印。所有鋼管切割加工完成后，根據圖紙進行預拼裝，測量拼裝尺寸，要求整體拼裝尺寸驗收規范規定的偏差范圍內。預拼裝完成后，構件全數進行拋丸除銹，除銹等級按圖紙要求，完成后涂刷防腐油漆，并編制相對應的編碼。

2.2 吊裝

所有管件預拼裝尺寸偏差滿足要求后，各個管件按照編號以軸線為單位分別進行捆裝，構件之間墊軟性材料，防止油漆磨損;裝車時避免多捆圓管堆疊，防止管件受壓變形;所有構件必須可靠固定，以防構件在運輸過程中失穩碰撞導致相貫線切口碰撞變形。影響現場拼裝精度。

吊裝前根據鋼結構的特點安排吊裝順序，復核地腳螺栓位置偏差，要求地腳螺栓中心偏移量≤5 mm，支承面標高偏差≤3 mm，在所有圓管梁柱構表面用墨斗彈好所有標識線。豎向構件吊裝：吊索采用扁平編織吊帶，吊帶規格可根據構件重量選用，柱吊裝時的拴結點設置在構件1/3L處，并在柱頂處栓接好4道纜風繩;吊裝過程中構件緩慢向上提升，吊裝人員操作溜繩防止構件擺動幅度，吊至鋼筋混凝土基礎上方約150 mm處，讓鋼柱緩慢下降，操作工人手扶鋼柱，使預埋螺栓穿過鋼柱底板，操作中嚴防鋼柱和混凝土基礎沖撞，待鋼柱基本到位后，將鋼拄和預埋螺栓用螺帽擰緊做臨時固定，同時固定好纜風繩。豎向構件吊裝完成后進行初步的尺寸、位置復核，包括：標高、垂直度、中心偏移。鋼柱垂直度校正：柱校正采用經緯儀，分別在x軸和y軸方向觀察垂直度，垂直度控制在L/1000以內且不大于10mm;校正時采用兩臺經緯儀分別安置在縱橫軸線X、Y軸上，兩臺經緯儀分別安置在縱橫軸線一側，測量時先對準柱頂位置標識線，再漸漸俯視到柱底，在柱底位置用鋼尺測量標識線與視線的偏移值，偏移值如超出偏差允許范圍，則可通過調節柱頂纜風繩進行調直，調直后復測垂直度，直到符合要求為止。鋼柱調直后擰緊地腳螺母，進行初步固定。復核完成后搭設滿堂鋼管腳手架，腳手架在施工層位置滿鋪竹笆。

所有豎向鋼柱安裝完成并復核尺寸后安裝橫向構件（鋼梁），先吊裝圈梁，使梁、柱形成穩定的框架，圈梁采用手工電弧焊點焊初步固定，固定后撤掉鋼柱纜風繩，用水準儀復核圈梁標高;圈梁安裝完成后在對角線位置的之間的鋼柱上端約1/3柱高處，設置一道通長的鋼索，鋼索中間用手拉葫蘆連接，用紅外線測距儀復核梁、柱框架的對角線尺寸，如對角線長度偏差≥10 mm，則通過張拉手拉葫蘆調節鋼索長度校正對角線長度。校正完成后鎖定手拉葫蘆，對角線對拉鋼索需在所有橫向構件全部安裝完成并焊接固定后方可拆除。

柱、圈梁初步形成固定框架后逐步安裝剩余圓管鋼梁，總體按照先主管，后副管的順序進行施工。主管可通過臨時支架進行臨時支撐固定，臨時支架搭設在滿堂腳手架上，臨時固定后需對主管的標高、標識線位置偏差進行復核.復核方法參照鋼柱。主管固定后根據Tekla軟件生成的圖紙，用鋼卷尺測量出其他副管標識線與主管標識線拼接節點位置，用記號筆標記在主管標識線上，副管吊裝時采用扁平吊帶拴結.拴在梁兩端1114L處。副管吊裝時需由專業指揮統一協調，用溜繩調整構件空中位置，副管提升至主管上方15 cm處時緩慢下降，防止管件之間發生碰撞，初步吊裝入位后可用橡膠錘輕輕敲擊副管端部，使副管中心線與主管上的標記位置重合，手工電弧焊點焊固定;副管吊裝順序按照從下到上依次進行，每根副管安裝完成后均應對主管位置復核，確保位置無誤后再依次進行其他副管的安裝。

2.3管構件焊接

焊工焊接前應先檢查焊接部位的組裝質量，同時對焊縫進行清理，用角磨機清除拼裝利點焊留下的藥皮、油漆等雜物，角磨機無法打磨的凹坑位置采用砂皮紙手工清理;清理干凈后方可進行正式焊接。管件搭接節點部位管壁與管壁相交處如有三角形拼縫，焊接時采用多層焊，打底時焊縫根部確保焊透，第二層焊道應采用直徑為3～4 mm的焊條，以后各層可根據實際焊縫尺寸選用大直徑的焊條以提高焊接效率，每焊完一道后，必須仔細檢查，砂輪打磨清理，清理完才能施焊下一道，以防止產生夾渣、未焊透等缺陷。

對于圓管拼縫較小處可采用單道焊，當焊縫焊腳>6 mm時采用多層多道焊，第一層用直線形運條方法，其后各層可選用斜三角形或斜環形運條方法。焊接順序按照先低后高，左右對稱的原則進行，如多名焊接同時焊接，可安排在對稱位置進行。

2.4效益分析

本施工方法各構件單獨制作，易捆扎，運輸效率高，顯著減低運輸費用;各構件單獨吊裝，只需使用小型吊裝機械，既節省吊裝機械費，對施工場地地耐力要求低。表1為高空散裝法與整體拼裝方法的經濟性比較。

3應用實例

案例一：常熟碧溪鎮怡景華庭小區，總建筑面積46150 m²，小區中央花園有1座鋼結構涼亭，涼亭與住宅通過鋼連廊連接，總用鋼量95 t，涼亭與連廊造型別致，是小區的主要點睛景觀，最高5.8 m，全部由鋼管搭接組成，采用本施工方法，克服了在整體式地下車庫上不能使用大型設備的局限，只需采用小型起吊結合滿堂腳手架施工，施工便捷、可靠，經濟效益顯著。

案例二：金土木大廈工程，工程地址常熟市古里鎮金湖路，其中廣場鋼結構廊道長度104 m，共2條，總長208 m，廊道寬12.8 m，高6.2 m，總用鋼量158 t。所有連廊構件均為圓管，2條廊道結構、尺寸均相同，采用多維向圓管結構空中散裝工藝后，工期合計提前5 d，節約施工費用合計10300元。施工過程安全可靠，構件尺寸精確，所有焊縫質量一次合格率100%。

4結語

所有散構件在工廠制作，現場采用逐根構件高空拼接方法，其可行性高，施工過程中調整偏差簡便易行。每根構件單獨制作，克服了整體制作的構件在運輸過程中構件變形問題。吊裝不需要使用大型吊裝機械，對施工場地要求低。采用可視化的BIM技術指導現場施工。適用于各類造型復雜、多圓管不同立體角度焊接于同一節點的鋼結構單體。

在整個過程中因施工工作的連續性強，工藝的成熟可靠，吊裝效率提高50%以上，有效地縮短了工期，降低了成本，最大限度地消除了多圓管拼接時的各種不利因素，保證質量，對環境無影響;采用本方法具有很好的社會效益和環境效益。